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《2019_2020学年高中生物第2章生物科学与工业第1节微生物发酵及其应用课件北师大版选修2.pptx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第2章生物科学与工业第1节 微生物发酵及其应用1.举例说明微生物发酵类型。2.举例说明微生物的发酵过程。3.举例说明微生物发酵在工业中的应用。一、发酵过程探秘1.发酵利用微生物在有氧或无氧条件下,将原料经过特定的代谢途径转化为人类所需产品的过程。2.微生物发酵的类型(1)固体发酵:是将微生物接种在固体培养基上进行发酵生产的过程。①优点:一般是开放式的,无菌要求不高;发酵所需设备简单、操作容易。②缺点:劳动强度大,生产慢,微生物品种少,产品有限。(2)液体深层发酵:是将微生物接种在液体培养基中进行发酵的过程。①类型:包括厌氧液体深层发酵和好氧液体深
2、层发酵。甘油、丙酮、丁醇、乳酸和酒精等都是通过厌氧液体发酵生产的。抗生素、维生素、氨基酸和柠檬酸等都是利用好氧液体深层发酵的方法生产的。②优点:生产周期短,产量高,占地面积小,还可以实现生产过程的自动化控制。二、微生物发酵的过程1.发酵过程菌种制备→菌种的扩大培养→发酵→提取精制。2.发酵实质通过微生物产生的各种酶进行一系列的生物化学反应,经过不同的代谢途径生成不同的产物。三、微生物发酵在工业中的应用1.微生物的特点(1)种类繁多,繁殖速度快,代谢能力强,易通过人工诱变获得有益的突变株,微生物产生的酶种类很多。(2)微生物能够利用各种营养物质。(
3、3)微生物的生长不受气候、季节等自然条件的限制,制备设备简单。2.应用(1)微生物发酵在食品工业中的应用:生产发酵食品如酒、酱、醋等;生产各种各样的食品添加剂,如味精、胡萝卜素、柠檬酸、乳酸等。(2)微生物发酵在其他领域中的应用:生产抗生素,用于治疗疾病;应用于轻工业、化学工业及环境保护等各个方面。1.在馒头的生产过程中酵母菌与其他杂菌的关系大规模生产馒头采用活性干酵母为发酵菌种。首先是将活性干酵母与适当的水混合,制成菌悬浮液,再与面粉混合形成面团,放置一定时间使酵母增殖发酵,然后制成小面团蒸制成馒头。利用活性干酵母进行面团发酵的优点:因加入的面
4、包酵母在面团中占有菌种优势,其他微生物占有很少的比例,可以保证发酵的质量。如果发酵面团放置时间过长,被其他微生物,如乳酸菌污染,或其他产酸菌污染,面团就会变酸,使蒸制的馒头有酸味。家庭发面蒸制馒头,在和面时有时不加入菌种,而是加入发酵好的面团,俗称“面引子”(含酵母菌和少量其他微生物),进行发酵。在面粉和水中也存在着一些微生物,所以在面团中能够自然生长繁殖的微生物很多,因此,面团自然发酵是混合菌发酵。在这些微生物中就有产酸微生物,面团发酵会产生酸,因此需要加入碱进行中和,再蒸制成馒头。2.有哪些因素会影响发酵生产?发酵生产过程中,以下因素会影响发
5、酵生产。(1)菌种直接从自然界分离到的微生物不一定具有生产特定产物的能力,必须在实验室里对几百株、数千株微生物进行筛选。即使得到了具有产生特定产物能力的菌株,其生产能力和性能也不见得能够满足生产的需要,还须经过诱变选育得到高产、性能优良的菌种。即使利用基因工程构建的具有特殊生产能力的工程菌,也还要对其进行仔细研究,全面了解产生产物的规律、影响菌株产生产物的各种因素和它们之间的关系,以及控制办法,并在实验室里进行验证和扩大规模的验证,才能够用于生产。在大规模工业生产上有了优良的生产菌种还不够,必须采取适当的措施提供足够量的菌种。(2)发酵培养基现在
6、大规模工业发酵产品的生产,多采用液体培养基进行深层发酵。使用的培养基必须满足微生物细胞生长、繁殖的需要,因为没有大量的细胞就不可能产生大量的产物;但是细胞的过分生长会消耗大量的营养物,有时又会影响细胞的生产能力,会使产物的产量和产率下降。使用的培养基还必须有利于微生物大量合成产物。因此,培养基的组成十分关键。(3)纯种发酵与灭菌现代发酵工业绝大多数采用纯种发酵,可以保证高产及生产过程和产品质量的稳定。污染是发酵工业的大敌,它会使发酵失败,造成巨大损失。因此,灭菌和无菌操作成为发酵工业的重要环节。(4)温度对微生物生长的影响温度主要是通过影响微生物
7、细胞内生物大分子的活性来影响微生物的生命活动。一方面,随着温度的升高,细胞内的酶活性增强,反应速率加快;另一方面,随着温度的进一步增高,生物活性物质(蛋白质、核酸等)发生变性,细胞功能下降,甚至死亡。所以,每种微生物都有一个最适生长温度。(5)pH对微生物生长的影响培养基的pH对微生物生长的影响主要是引起细胞膜电荷变化,以及影响营养物离子化程度,从而影响微生物对营养物的吸收;pH也会影响生物活性物质,如酶的活性。(6)溶氧的影响工业上大部分为好氧发酵,如抗生素、氨基酸、维生素、多糖、有机酸(细菌发酵生产乳酸例外)等发酵均需要往发酵液中通入无菌空气
8、,以满足微生物生长代谢过程对氧的需求;而酒精、丙酮、丁醇和乳酸的发酵为厌氧发酵,发酵过程不需要氧。微生物在不同发酵阶段,因其生长、代谢水
